trung tâm nghiên cứu & phát triển chế biến dầu

TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU VỀ TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT
TRIỂN CHẾ BIẾN DẦU KHÍ (PVPRO)
1.1.TỔNG QUAN VỀ PVPRO
Trung tâm nghiên cứu và phát triển chế biến dầu khí là một đơn vị
thành viên của Tổng công ty dầu khí Việt Nam và là cơ quan nghiên cứu
chuyên ngành trong lĩnh vực lọc hóa dầu và chế biến khí, chuyên cung cấp
các dịch vụ tư vấn khoa học công nghệ, dịch vụ phân tích giám định, dịch vụ
đào tạo trong lĩnh vực chế biến, phân phối và kinh doanh dầu khí.
GIỚI THIỆU CHUNG
Được thành lập ngày 27/6/1987 theo quyết định số 1014/DK – TC do
Tổng cục trưởng Tổng cục dầu khí ký quyết định đổi tên “ Phân viện dầu khí
phía Nam” thành “Phân viện lọc hóa dầu” trực thuộc Tổng cục dầu khí trên
cơ sở sát nhập phòng Lọc hóa dầu của Viện dầu khí với bộ phận Lọc hóa dầu
của Phân viện dầu khí phía Nam.
A. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA PVPRO
 Ngày 7/10/1993, đổi tên “Phân viện lọc hóa dầu” thành “Trung tâm nghiên
cứu và phát triển chế biến dầu khí” trực thuộc Tổng công ty dầu khí Việt
Nam, theo quyết định 1242/TCCB – ĐT. Tên giao dịch quốc tế “Research and
development centre for petroleum processing” viết tắt RDCPP.
 Ngày 12/7/1994, Bộ khoa học Công nghệ và môi trường đã cấp giấy
chứng nhận đăng ký hoạt động khoa học và công nghệ, số đăng ký 307.
 2007: Tập đoàn dầu khí Việt Nam chính thức đổi tên RDCPP thành
PVPro.
 Từ 2008 đến nay: được lựa chọn tham gia chương trình Thương Hiệu
Quốc Gia, tiếp tục khẳng định và phát triển cho đến nay.
B. CƠ CẤU TỔ CHỨC
Cơ cấu tổ chức PVPro hiện nay như sau: gồm 6 phòng phân ra 2 khối,
khối tư vấn và khối phân tích giám định. Quản lý mỗi khối là trưởng khối,
Trang 1
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu

dưới sự điều hành tổng thể của giám đốc trung tâm. Ngoài ra tung tâm còn có
hội đồng khoa học, chuyên định hướng, cố vấn nghiên cứu khoa học cho các
phòng.
Sơ đồ tổ chức của PVPro:
Trang 2
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
C. TẦM NHÌN-SỨ MỆNH-GIÁ TRỊ CỐT LÕI
 Tầm nhìn
Phát triển PVPro thành doanh nghiệp khoa học công nghệ về khâu sau
hàng đầu trong khu vực và là nền tảng khoa học cho sự phát triển bền vững
khâu sau của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam.
 Sứ mệnh
Đào tạo và cung cấp nguồn nhân lực có khả năng, cung cấp các giải
pháp và dịch vụ khoa học công nghệ hiệu quả và tin cậy trong lĩnh vực chế
biến, phân phối và kinh doanh dầu khí, giúp khách hàng phát triển phồn thịnh
và bền vững. Mang lại lợi ích lâu dài cao nhất cho người lao động, nhà đầu tư
và đối tác.
 Giá trị cốt lõi
 Đạo đức
 Chuyên nghiệp
 Chia sẻ
 Sáng tạo
1.2.CHỨC NĂNG VÀ NHIỆM VỤ
1.2.1 TƯ VẤN KHOA HỌC
Thực hiện các dự án, đề tài nghiên cứu của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam
trong lĩnh vực chế biến dầu khí, tư vấn giúp Tập đoàn thẩm tra, thầm định các
dự án đầu tư thuộc khâu sau:
 Đánh giá hiệu quả kinh tế, khả năng đầu tư, nghiên cứu thị trường của
nguyên liệu và sản phẩm dầu khí:
 Tư vấn, lập báo cáo đầu tư các dự án về lọc hóa dầu, chế biến khí, kho

cảng… cho các công ty dầu khí trong và ngoài ngành.
Trang 3
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
 Thẩm định các đề án khả thi, thiết kế cơ sở các công trình chế biến dầu,
hóa dầu và chế biến khí.
 Nghiên cứu và lựa chọn quy trình công nghệ chế biến dầu khí.
 Nghiên cứu quy hoạch phát triển công nghiệp chế biến dầu khí.
 Nghiên cứu đánh giá và lựa chọn xúc tác.
 Tư vấn vận hành sản xuất các nhà máy chế biến dầu khí.
 Xây dựng các đề án sản xuất thử từ nguồn nguyên liệu nội địa.
 Tư vấn sản xuất và sử dụng năng lượng thay thế, năng lượng sinh học.
1.2.2. PHÂN TÍCH GIÁM ĐỊNH
Với một đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm và đội ngũ kỹ sư, kỹ
thuật viên trẻ, năng động, với bề dày truyền thống hơn 20 năm kết hợp với
một hệ thống thiết bị phân tích thí nghiệm, kiểm định hiện đại hàng đầu Việt
Nam, được trang bị gần ngang tầm khu vực bởi Tập Đoàn Dầu khí Quốc gia
Việt Nam, Tập đoàn có doanh thu cao nhất cả nước, Bộ phận phân tích giám
định tự hào là nhà cung cấp các dịch vụ phân tích, kiểm định, đánh giá cho
hầu hết các nhà thầu Dầu khí, các công ty Liên doanh và rất nhiều các công ty
trong và ngoài nước với chất lượng được chứng minh bằng hai chứng chỉ hệ
thống quản lý chất lượng ISO 9001:2000 và hệ thống tiêu chuẩn chất lượng
phòng thí nghiệm Việt Nam VILAS ISO/IEC 17025-2005 và sự tín nhiệm cao
của các khách hàng lớn như BP, PETRONAS, MOBIL, JVPC, BHP,
VIETSOVPETRO, PVGAS, PDC, PETECHIM…
Các dịch vụ được cung cấp bởi khối Phân tích giám định bao gồm:
Trang 4
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
- Phân tích chi tiết và giám định dầu thô,
các sản phẩm dầu mỏ (xăng, dầu hỏa,
JET, DO, FO, nhựa đường, parafin,…)

phục vụ cho chế biến, thăm dò thương
mại.
- Phân tích, kiểm định, đánh giá chi tiết
tất cả các loại khí như khí tự nhiên, khí
đồng hành, khí tổng hợp, khí thương mại và khí thải công nghiệp, giao thông
…
- Tư vấn lắp đặt, vận hành, nghiệm thu thiết bị thí nghiệm.
- Phân tích nước thải, nước ô nhiễm, nước vỉa, các
chỉ tiêu về môi trường.
- Tư vấn công nghệ, xử lý các vấn đề liên quan
đến lĩnh vực chế biến dầu khí; môi trường nước
thải, khí thải cho các nhà máy chế biến dầu khí.
- Giám định hàng hóa, hóa chất, các thiết bị liên
quan đến lĩnh vực dầu khí.
- Tư vấn đầu tư xây dựng phòng thí nghiệm dầu
khí.
- Bảo trì, bảo dưỡng, cung cấp dịch vụ hậu mãi cho máy móc thiết bị trong
các nhà máy chế biến dầu khí.
1.2.3. ĐÀO TẠO
 Đào tạo kỹ thuật viên, kỹ sư công nghệ, thí nghiệm viên trong lĩnh vực hoá
học và chế biến dầu khí.
 Hướng dẫn thực hành mô hình mô phỏng các quá trình chế biến dầu khí.
Trang 5
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
 Hướng dẫn luận văn tốt nghiệp cho sinh viên các trường đại học.
 Đào tạo xây dựng, sử dụng các phần mềm mô phỏng tính toán các quá trình
công nghệ chế biến dầu khí và tối ưu hoá các chỉ số kinh tế.
 Đối tác
Hiện nay trung tâm đã có hợp tác với các cơ sở:
- Nhà máy lọc dầu Dung Quất.

- Trường ĐH BK Thành phố Hồ Chí Minh.
- Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh.
- Trường ĐH đào tạo Nhân lực Dầu khí.
- Trường ĐH Mỏ-Địa chất.
- Trường ĐH BK Hà Nội.
- Trường đào tạo nghề Dung Quất…
 Hình thức liên kết
- Tổ chức các khoá đào tạo ngắn hạn, dài hạn tại Trung tâm về chuyên ngành
Lọc hoá dầu và chế biến khí (phân tích, mô phỏng, xúc tác, công nghệ…)
- Viết giáo trình chuyên ngành.
- Cử cán bộ tham gia giảng dạy ở các cơ sở, trường, Viện.
- Đào tạo sau đại học.
CHƯƠNG II. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DẦU MỎ, KHÍ – NƯỚC
2.1. DẦU MỎ
Dầu mỏ là một hỗn hợp rất phức tạp, trong đó có hàng trăm các cấu tử
khác nhau. Mỗi loại dầu mỏ dược dặc trưng bởi thành phần riêng, song về bản
chất, chúng đều có các hydrocacbon là thành phần chính, chiếm 60-90%
Trang 6
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
trọng lượng trong dầu; còn lại là các chất chứa oxi, lưu huỳnh, nitơ, các phức
cơ kim, các chất nhựa, asphanten. Trong khí, còn có chứa các khí trơ như N,
He, Ar, Xe…
2.1.1. THÀNH PHẦN HYDROCACBON TRONG DẦU MỎ
Hydrocacbon là thành phần chính của dầu. Số loại hydrocacbon trong
dầu mỏ rất lớn, theo đánh giá gần đây chỉ trong phân đoạn xăng của dầu mỏ
Ponka(Mỷ) đã chứa tói 500 loại hydrocacbon, còn trong phân đoạn nặng hơn
như dấu nhờn thì chắc chắn còn lớn hơn rất nhiều.
Hydrocacbon trong dầu mỏ gồm những nhóm chủ yếu: parafin,
naphten, aromat, bên cạnh đó trong những phân đoạn trung bình và phân đoạn
nặng ta còn gặp những hydrocacbon có cấu tạo phức tạp bao gồm cả 3 nhóm

trong 1 phân tử. Hầu hết các loại dầu mỏ đều không chứa hydrocacbon chưa
bão hoà (hydrocacbon đói), mà các loại hydrocacbon này chỉ thấy trong dẫn
xuất của các sản phẩm dầu mỏ.
A. HYDROCACBON PARAFIN ( HYDROCACBON BÃO HOÀ MẠCH
HỞ).
 Cấu tạo phân tử
Parafin là những hydrocacbon giàu hydro nhất tương ứng với công thức
cấu tạo phân tử tổng quát là: C
n
H
2n+2
, nó đặc trưng qua cấu tạo mạch hở được
tạo thành từ những nguyên tử cacbon qua liên kết đơn giản. Hydrocacbon
parafin chia làm 2 loại là n-parafin(mach thẳng), iso-parafin (mạch nhánh,
hay đồng phân parafin), chúng gồm 1 mạch thẳng chính cùng với nhiều mạch
nhánh.
 Tính chất vật lý
Với điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, parafin có thể là khí lỏng
hoặc rắn. Những cấu tử nhẹ từ C
1
- C
4
là thể khí. Trong mạch thẳng, bắt đầu từ
Trang 7
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
n-pentan đến hexadecan là thể lỏng. Ở nhiệt độ bình thường một hydrocacbon
rắn có nhiệt độ nóng chảy là 22.5
0
C.
Trừ vài trường hợp ngoại lệ, còn nói chung điểm nóng chảy của n-

parafin tăng lên với trọng lượng phân tử. Điểm nóng chảy của iso-parafin thấp
hơn của n-parafin,nhiệt độ nóng chảy càng thấp khi số mạch nhánh càng
nhiều.
Cùng một mạch nhánh chính, nhưng khi tăng số nhánh phụ thì điểm
nóng chảy càng thấp. Vị trí của những nhánh bên cũng có ảnh hưởng tương tự
đến điểm nóng chảy. Những isoparafin có điểm nóng chảy càng thấp khi
nhánh càng vào gần giữa.
Nhiệt độ sôi của parafin tăng cùng với sự tăng của trọng lượng phân tử.
Metan sôi ở -161.6
0
C, từ pentan trở lên có nhiệt độ sôi trên 0
0
C.
Nhiệt độ sôi của isoparafin bao giờ cũng thấp hơn n-parafin với cùng số
nguyên tử cacbon trong phân tử, nhiệt độ sôi cũng còn phụ thuộc vào số
nhánh và vị trí của nhánh giống như trường hợp của nhiệt độ nóng chảy.
Tỷ trọng của những cấu tử parafin trong dãy đồng đẳng thì tăng lên
cùng với chiều tăng của trọng lượng phân tử, n-parafin lỏng có tỉ trọng trong
khoảng 0.626-0.768.
Sự biến đổi chiết suất của parafin cũng giống như trong trường hợp tỉ trọng.
Parafin thực tế không tan trong nước, chúng hòa tan trong các dung
môi hữu cơ, sự hòa tan thay đổi theo bản chất của từng dung môi sử dụng.
Những parafin nhẹ cho đến C
8
được hòa tan dễ dàng trong rượu, còn những
parafin nặng hơn thì khó hơn và chỉ hòa tan trong rượu tinh khiết. Parafin dễ
dàng tan trong ete etyllic và hòa tan trong hydroccacbon, đặc biệt là trong
hydrocacbon thơm. So với những hydrocacbon khác thì parafin khó tan trong
các dung môi hơn( như

SO
2
lỏng, nitrobenzen, phenol, dietylenglycol ). Do
sự khác biệt này mà ta có thể áp dụng để phân tách chúng qua việc chiết, kết
tinh và những quy trình trong kĩ nghệ khử và tách parafin.
Trang 8
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
 Tính chất hóa học
Parafin là những hydrocacbon giàu hydrocacbon nhất, có cấu tử bão
hòa về hóa trị đối với những nguyên tử cacbon, do đó nó tương đối bền vững
trong những phản ứng hóa học so với những hydrocacbon khác
 Phản ứng với halogen
Hoạt tính của halogen với hydrocacbon thay đổi theo bản chất của
halogen, như flo tác dụng rất mãnh liệt, trong 1 số trường hợp có thể gây ra
nổ kèm theo sự phân huỷ hoàn toàn hydrocacbon. Sự thực hiện phản ứng theo
thứ tự F> Cl >Br > I
 Phản ứng với oxi
Nói chung parafin bền vững trong điều kiện oxi hoá, nó không tác dụng
vói tác nhân thông thường ( kali pecmanganat). Với oxi trong không khí, nó
chỉ tác dụng ở điều kiện nhiệt độ cao hoặc dưới tác dụng của chất xúc tác.
Những phản ứng trong các điều kiện khác nhau dân đến sự tạo thành nhiều
loại sản phẩm quan trọng trong thực tế.

½ O
2
CH
2
O + H
2
½ O

2
CO + 2H
2
CH
4
½ O
2
CH
3
OH
½ O
2
CH
2
O + H
2
O
Ngoài những phản ứng oxi hoá kể trên thì hydrocacbon parafin còn có
thể kết hợp với oxi trong không khí mãnh liệt có kèm theo sự cháy, nổ.
2C
2
H
6
+ 7O
2 dư
→ 4CO
2
+ 6H
2
O.

Trang 9
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
 Phản ứng với acid sulfuric
Ở nhiệt độ thường với thời gian tiếp xúc ngắn, parafin không tác dụng
với acif sulfuric. Khi tiếp xúc lâu, iso-parafin có tác dụng với acid sulfuric
nhưng rất chậm.
 Phản ứng với acid nitric
Đi từ hydrocacbon parafin hoặc naphten Konovalop đã thu được những
dẫn xuất nitơ bậc 1, 2, 3.
RH – CH
2
R
1
CH R
2
R
NO
2
NO
2
R
1
C R
2

NO
2
 Phản ứng khử hydro
Hydrocacbon parafin có thể khử hydro qua phản ứng có xúc tác là bạch
kim, coban, niken hoặc trong những oxit kim loại, đặc biệt là crom oxit hoặc

molipden oxit.
Parafin nhẹ (C<16) qua khử hydro tạo thành olefin hay diolefin.
Parafin từ hexan trở đi, có thể tạo vòng và trở thành hydrocacbon thơm.
Các phản ứng xảy ra theo chuỗi : parafin→ olefin→ naphten→ aromat.
Phản ứng khử hydro có xúc tác thực hiện ở nhiệt độ từ 300 -900
0
C.
Phản ứng khử hydro ngoài tác dụng làm tăng chỉ số octan cho nhiên liệu còn
cho ta một lượng hydrocacbon thơm rất lớn để cung cấp nguyên liệu cho tổng
hợp hữu cơ.
 Phản ứng đồng phân hoá (Izome hoá)
Những n-parafin nhẹ có thể dồng phân hoá tạo thành iso-parafin có
nhiều nhánh với sự tham gia của chất xúc tác như nhôm clorua, bo, zirconi
florua. Ở nhiệt độ thấp isoparafin có độ ổn định nhiệt động học hơn n-
Trang
10
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
parafin, nó có thể thực hiện đồng phân hoá xúc tác ở nhiệt độ nhỏ hơn 150
0
C.
Ví dụ:
CH
3
H
3
C – CH
2
– CH
2
– CH

2
– CH
3
H
3
C – C –CH
3
CH
3
– CH – CH
2
- CH
3
Đồng phân hoá n-parafin có ứng dụng quan trọng để sán xuất nhiên liệu
có trị số octan cao như xăng máy bay. Trị số octan của isoparafin lớn hơn của
n-parafin rất nhiều.
 Những phản ứng alkyl hoá
Những isoparafin nhẹ có thể kết hợp với olefin qua phản ứng nhiệt xúc
tác để tạo thành những phân tử lớn, ví dụ phản ứng cộng:
CH
3
CH
3
CH
3
– CH + CH
2
= CH
2
→ H

3
C – C – CH
2
– CH
3
CH
3
CH
3
Neohexan có CO = 96
Isooctan có thể thu được từ phản ứng alkyl hoá của isobutan với
isobuten có axitsulfusic, phản ứng thực hiện ở 20
0
C và 3.5atm
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
– CH + H
2
C = C – CH
3
CH
3

– C – CH
2
– CH – CH
3
CH
3
CH
3
Trang
11
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
Phản ứng này thu được isoparafin lỏng trong xăng để nâng cao trị số
octan.
 Những phản ứng phân tích nhiệt
Khi nung nóng lên nhiệt độ cao, hydrocacbon parafin sẽ bị phân tích
nhiệt (bẽ gãy mạch phân tử).
Phản ứng với ure và thioure: hydrocacbon parafin có thể tạo phức với
ure và thioure.
B. HYDROCACBON VÒNG THƠM BÃO HOÀ (NAPTHEN)
Hydrocacbon vòng bão hoà là cấu tử chủ yếu của hầu hết các loại dầu
mỏ, Markonikov đặt tên chúng là naphten, ngoài ra còn có những tên khác
như xycloankan hoặc xycloparafin.
 Cấu tạo phân tử
Naphten có cấu tạo vòng, trong vòng là một chuỗi những nguyên tử
cacbon liên kết với nhau qua liên kết hoá trị đơn giản.
Bên cạnh những cấu trúc đơn vòng (monoxycloankan), những naphten
còn có những cấu trúc đa vòng, những naphten thường có trong những phân
đoạn nặng của dầu mỏ.
Theo số vòng, naphten tương đương với công thức cấu tạo sau:
Naphten có 1 vòng C

n
H
2n
Naphten có 2 vòng C
n
H
2n-2
Naphten có 3 vòng C
n
H
2n-4
Naphten có 4 vòng C
n
H
2n-6
 Tính chất vật lí
Naphten có vô số vòng với 5 hoặc 6 nguyên tử cacbon, ở điều kiện
nhiệt độ thường nó có thể là chất lỏng hoặc chất rắn.
Nhiệt độ nóng chảy của naphten đơn vòng thường thấp hơn nhiệt độ
thường, nó là những hydrocacbon lỏng, nhiệt độ nóng chảy tăng lên cùng với
sự tăng của nhánh bên. Naphten có những nhánh dài thì là những chất rắn.
Naphten đơn vòng có nhiệt độ sôi cùng khoảng với parafin và aromat
có cùng số nguyên tử cacbon. Giá trị của tỷ trọng và chiết suất của naphten
thường cao hơn của parafin tương ứng và nhỏ hơn của hydrocacbon thơm.
Trang
12
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
Naphten thực tế không tan trong nước. sự hoà tan trong các dung môi
thì naphten là trung gian giữa parafin và aromat. Sự hoà tan của naphten giảm
dần khi số nhánh parafin càng nhiều và tăng lên cùng với độ lớn của số vòng

trong phân tử.
 Tính chất hoá học
 Phản ứng với halogen
Naphten tham gia phản ứng thế và tạo thành dẫn xuất mono hoặc
polyhalogenat, với clo chúng phản ứng dễ dàng hơn với brom.
 Phản ứng oxy hoá
Qua phản ứng oxy hoá,nphten có thể tạo thành rượu, xeton, axit.
Xyclopentan và xyclohexan có thể oxy hoá ở trạng thái lỏng với axit nitric ở
100-200
0
C với áp suất 2 đến 10atm để tạo thành axit bibazit (có 2 nhóm –
COOH tương ứng).
CH
2
– CH
2
CH
2
– COOH
CH
2
+ [O]→ H
2
O + CH
2
axit glutaric

CH
2
– CH

2
CH
2
– COOH
CH
2
– CH
2
– CH
2
CH
2
– CH
2
– COOH
+ [O] → H
2
O + axit adipic
CH
2
– CH
2
– CH
2
CH
2
– CH
2
– COOH
Trong phản ứng này có thể tạo thành cả những dẫn xuất của nitơ.

 Phản ứng với axit sulfuric
Naphten ở dạng tinh khiết rất bền vững đối với axit sulfuric, ở dưới
50
0
C nó không tác dụng với axit. ở nhiệt độ cao hơn hoặc có nồng độ SO
3
tự
do lớn, axit tác dụng với naphten qua phản ứng oxy hoá và sulfua hoá. Ngoài
ra còn có phản ứng phụ,đó là phản ứng khử hydro của naphten dưới tác dụng
của axit.
Để thu được dẫn xuất sulfonic của naphten ta sử dụng cloruasufuric:
Trang
13
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
C
6
H
12
+ SO
2
+ Cl
2
→ C
6
H
11
SO
2
Cl + HCl
Chất xúc tác dùng trong phản ứng này là những hợp chất nitơ như

piridin, kinolin.
Sulfurylxyclorua đem thuỷ phân thì thu được axit xyclohexylsulfonic:
C
6
H
11
SO
2
Cl + H
2
O → C
6
H
11
SO
3
H + HCl
 Phản ứng với axit nitric
Axit nitric tác dụng với naphten, phản ứng xảy ra rất mãnh liệt có kèm
theo toả nhiệt, đặc biệt là với dẫn suất của xyclopentan qua hiện tượng oxy
hoá.
 Phản ứng khử hydro
Naphten vòng 6 nguyên tử cacbon có thể chuyển thành hydrocacbon
thơm qua sự khử hydyo ở điều kiện nhiệt độ áp suất và xúc tác thích hợp.
C
6
H
12
C
6

H
6
+ 3H
2
Xúc tác thường dùng là bạch kim,vanadi, paladi, niken, hoặc những
oxit của crom, molipden… khi sử dụng những xúc tác kim loại thì phản ứng
thực hiện ở 300
0
C, còn khi sử dụng các oxit kim loại thì thực hiện ở nhiệt độ
300-600
0
C, có khi ở áp suất lớn
 Phản ứng đồng phân hoá
Có chất xúc tác, naphten dễ dàng đồng phân hoá, như xyclohexan có
thể chuyển thành metylxyclopentan trên xúc tác nhôm clorua.
C
6
H
12
C
5
H
9
– CH
3
Metylxycloheptan qua đồng phân hoá tạo thành 1,4 –
dimetylxyclohexan với chất xúc tác là nhôm clorua để tạo thành paraxylen.
CH
3
CH

3
C
7
H
13
– CH
3
C
6
H
10
→ C
6
H
4
+ 3H
2
CH
3
CH
3
C. HYDROCACBON THƠM (AROMAT)
 Cấu tạo phân tử
Trang
14
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
Hyddrocacbon thơm được đặt trưng trong phân tử bởi một hoặc nhiều
nhân benzen.
Hydrocacbon thơm cũng có cấu tạo đa vòng, nó gồm nhiều vòng
benzen liên kết với nhiều dạng khác nhau. Có cả dẫn xuất gồm những vòng

liên kết với nhau qua các cầu là mạch, thẳng như diphenylmetan,
triphenyletan…, có những hợp chất đa vòng mà chúng liên kết trực tiếp như
diphenyl, triphenyl
Ngoài ra còn có những hydrocacbon thơm nhiều hơn 3 vòng trong phân
tử. những hydrocacbon thơm đa vòng có thể có cả những nhánh liền.
Hydrocacbon thơm còn có cả dạng hợp chất bán hydro, còn gọi là hợp
chất hydroaromat.
 Tính chất vật lý
Hydrocacon thơm có tỷ trọng và chiết suất lớn hơn nhiều so với parafin
và naphten khi cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử.
Hydrocacbon thơm loại nhẹ thì hoà tan hoàn toàn trong rượu, ete etylic,
và hydrocacbon. Tất cả những hydrocacbon thơm có nhánh bên ngắn thì hoà
tan mạnh trong dung môi như SO
2
lỏng, anilin, nitrobenzen, phenol,furol…
tính chất này được áp dụng để tách hydrocacbon thơm ra khỏi các chất khác.
 Tính chất hoá học:
Những hydrocacbon thơm phản ứng dễ dàng với halogen, axit sulfuric,
axit nitric…, nó thực hiện phản ứng dễ dàng hơn parafin và naphten rất nhiều.
đó là đặt tính tiêu biểu của hydrocacbon thơm, đặt tính này để phân biệt với
olefin.
 Phản ứng với halogen
Halogen hoá có thể xảy ra theo hai trường hợp: một là ở nhân thơm, hai
là ở nhánh bên. Sự thế xảy ra ở nhân thơm khi có một số xúc tác như muối
sắt, muối nhôm, iot hoặc photpho. Trong điều kiện thiếu ánh sáng, dưới tác
dụng của xúc tác, phản ứng thế của toluen xảy ra như sau:
Trang
15
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
CH

3
C
6
H
5
– CH
3
+ Cl
2
C
6
H
4
+ HCl
Cl
Trường hợp này clo thế ở nhân thơm. ở điều kiện nhiệt độ cao, có ánh
sáng và không có xúc tác thì phản ứng xảy ra như sau:
C
6
H
5
- CH
3
+ Cl
2
C
6
H
5
– CH

2
Cl + HCl
ở đây sự thế xảy ra trên nhánh bên.
Bên cạnh phản ứng thế, hydrocacbon thơm còn tham gia cả phản ứng
cộng với halogen:
C
6
H
6
+ 3Cl
2
C
6
H
6
Cl
6
 Phản ứng với oxy
Hydrocacbon thơm có thể cho phản ứng oxy hoá ở nhân thơm hoặc ở
nhánh bên mà không cần có xúc tác. Trường hợp oxy hoá ở nhân thơm có thể
xảy ra sự bẻ gãy nhân để tạo thành aldehyt hoăc lấy oxy để tạo thành những
dẫn xuất oxy. S ự bẽ gãy nhân benzen qua sự oxi hoá để tạo thành anhydric
maletic, bẽ gãy nhân naphten để tạo thành anhydric naphtalic.
Để thực hiện phản ứng oxy hoá benzen tạo thành phenol, ta dùng oxy
phân tử, có axit flohydric làm xúc tác ở nhiệt độ 200
0
C. bước đầu là tạo thành
các peroxit rồi sau đó đun nóng với axit sulfuric loãng tạo thành phenol và
aceton.
CH

3
CH
3
C
6
H
5
– C – H + O
2
→ C
6
H
5
– C – OOH
CH
3
CH
3
CH
3
Trang
16
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
C
6
H
5
- C – OOH C
6
H

5
- OH + CH
3
– CO – CH
3

CH
3

Nguyên liệu của phản ứng này là isopropylbenzen từ phản ứng alkyl
hoá của benzen với propen.
Oxy hoá nhánh bên để tạo thành hợp chất oxy, oxy hoá xảy ra ở nguyên
tử cacbon gần nhân thơm và bẻ gãy nhánh tại điểm này tạo thành một nhóm
và axit bonoic. Ví dụ:
2C
6
H
5
– CH
2
– CH
3
2C
6
H
5
– COOH + 2HCOOH + 2H
2
O
Hydrocacbon thơm với lượng oxy hoặc không khí dư ở nhiệt độ cao thì

tạo thành khí CO
2
và H
2
O.
 Phản ứng với axit sulfuric
Hydrocacbon thơm thực hiện phản ứng thế với axit sulfuric đặc dễ
dàng. Benzen sulfon hoá dễ dàng với axit sulfiric 98% để tạo thành benzen
sulfonic:
C
6
H
6
+ H
2
SO
4
→ C, xy
6
H
5
– SO
3
H + H
2
O
Phản ứng thực hiện dễ hơn khi nâng nhiệt độ và có sự tham gia của các
sulfat (như thuỷ ngân sulfat, cadimi, nhôm, sắt sulfat…). Phản ứng cũng xảy
ra một cách tương tự với alkylbenzen có nhánh ngắn như toluen, xylen,… sự
tác dụng với axit sulfuric tăng lên khi số nhánh phụ tăng lên.

Khi thực hiện sulfon hoá hydrocacbon thơm, nước tạo thành từ phản
ứng đã làm loãng axit, do đó ta phải thực hiện với lượng axit dư (3/1, 4/1).
 Phản ứng với axit nitric
Hydrocacbon thơm tác dụng dễ dàng với axit nitric để tạo thành những
dẫn xuất nitơ, phản ứng thực hiện khi có sự tham gia của axit sulfuric.
C
6
H
6
+ HNO
3
→ C
6
H
5
NO
2
+ H
2
O
Phản ứng này còn có thể tạo thành polynitoderivat C
6
H
4
(NO
2
)
2
và
C

6
H
3
(NO
2
)
3
. Toluen với axit nitric cho ta trinitrotoluen, là một chất nổ quan
trọng.
Trang
17
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
 Phản ứng với alkyl hoá
Khi có chất xúc tác, nhân benzen dễ dàng kết hợp với olefin, rượu,
alkylclorua và axit. Để phản ứng này thực hiện được ta dùng chất xúc tác là:
nhôm clorua, sắt clorua, kẽm clorua, axit clohydric, axit flohydric, axit
sulfuric, axit phosphoric… Phản ứng giữa benzen và olefin cho ta một sản
phẩm có trị số octan cao. Ví dụ phản ứng giữa benzen và propen.
CH
3
CH
3
C
6
H
6
+ CH
2
= CH – CH
3

C
6
H
5
– CH
CH
3
CH
3
Đây là loại hydrocacbon có trị số octan bằng 100, và còn là nguyên liệu
để sản xuất phenol.
 Phản ứng với hydro
Hydrocacbon thơm tác dụng với hydro có chất xúc tác Ni, Pt, Pd để trở
thành hợp chất naphtenic.
C
6
H
6
+ 3H
2
C
6
H
12
 Phản ứng formalit
Hydrocacbon thơm có thể hợp với formaldehit với sự tham gia của xúc
tác là axit sulfuric đặc để tạo thành những phân tử lớn, rắn, không tan trong
hydrocacbon, những chất này được gọi là formalit. Lượng formalit tạo thành
cho ta biết hàm lượng của hydrocacbon thơm trong dầu nhờn.
2.1.2 NHỮNG CẤU TỬ KHÔNG HYDROCACBON CỦA DẦU MỎ VÀ

NHỮNG DẪN XUẤT CỦA CHÚNG TRONG DẦU MỎ
A. AXIT DẦU MỎ
Những hợp chất axit trong dầu phần nhiều đều có tên là axit naphten vì
phần lớn nó có cấu tạo vòng. Người ta đã tìm những hợp chất axit trong dầu
như: axit naphten có cấu tạo vòng, axit mạch thẳng, axit thơm và những hợp
Trang
18
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
chất phenol. Khi nói về tổng lượng hợp chất axit trong dầu tách được bằng
cách chiết với dung dịch kiềm, ta gọi với tên chung là axit dầu mỏ.
Phân tách axit dầu mỏ từ những phân đoạn của dầu mỏ bằng cách trộn
lẫn dầu hoặc những phần cất với dung dịch kiềm hydrat, kết quả thu được
muối naphtenat từ axit naphtenic và phenolat từ phenol. Trong thực tế thì quá
trình phân tách này được gọi là sự trộn kiềm, và thường được thực hiện sau
quá trình lọc với axit sulfuric.
Từ axit sơ lọc thu được qua việc trộn kiềm ta có thể tách phenol bằng
cách sử dụng dung dịch natricacbonat loãng, dung dịch này chỉ tác dụng với
axit. Muối của axit tạo thành hoà tan trong dung dịch còn phenolat thì không
hoà tan.
Tỷ lệ của axit trong dầu phụ thuộc vào bản chất tự nhiên của từng loại
dầu mỏ (0.03-1.5%). Thông thường axit có nhiều hơn trong những phân đoạn
trung bình và phân đoạn nặng.
Để tìm axit trong dầu, người ta đã tiền hành hàng loạt những công trình
ngiên cứu. Dưới đây chúng ta sẽ lần lượt nghiên cứu những dạng hợp chất
axit trong dầu mỏ.
a. Axit naphtenic
Axit naphtenic là những axit chỉ có một vòng bão hoà và một nhóm
cacboxylic được coi là nhóm chức axit. Để nhận biết axit naphtenic ta tiến
hành từ axit thô (axit còn lẫn tạp chất) rồi dung các phương tiện để loại trừ hết
các tạp chất (hydrocacbon), rồi tách phenol bằng cách trộn với natricacbonat.

Phần axit còn lại tiếp tục đem chưng chân không để thu được những phân
đoạn hẹp, những este chuyển thành rượu, rồi rượu sẽ chuyển thành những dẫn
xuất halogenat và cuối cùng chuyển thành hydrocacbon tương ứng.
 Cấu tạo phân tử
Trang
19
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
Axit naphtenic là axit hữu cơ có cấu tạo vòng bão hoà và có một nhóm
cacboxyl. Theo Braun, axit naphtenic có thể có từ một đến đa vòng và đã
nghiên cứu những axit naphtenic trong phân đoạn (350-400
0
) từ dầu mỏ của
Rumani và đã tìm thấy axit đơn và 2 vòng tương ứng với công thức sau đây:
C
n
H
2n-2
O
2
và C
n
H
2n-4
O
2
(đơn vòng) (2 vòng)
Nenitescu đã tách từ những phần cất của dầu mỏ Rumani axit đơn vòng
với 6 hoặc 7 nguyên tử cacbon trong phân tử. C.Creanga và C. Lerescu đã tìm
thấy trong dầu nhờn ở phân đoạn 350-400
0

C dầu mỏ Rumani axit naphtenic 2
vòng có chứa từ 19 đến 20 nguyên tử cacbon trong phân tử, trong đó 9 đến 10
nguyên tử cacbon là ở nhánh bên.
Harkness và Bruun đã thu được từ dầu mỏ Gulf-Coast những sản phẩm
axit có dạng công thức dưới đây:
C
14
H
24
O
2
……….C
29
H
48
O
2
Với công thức chung là:
C
n
H
2n-4
……… C
n
H
2n-10
O
2
Qua đó chứng minh rằng, có một số axit mà trong nó có từ 2 đến 5
vòng trong một phân tử.

Những axit dầu đã nhân biết hoặc được phân tách:
- Những axit đơn vòng có nhóm cacboxyl liên kết trực tiếp với vòng đã được
phân tách.
COOH COOH
CH
3
Axit xyclopentancacboxylic Axit 2-metylxyclopentancacboxylic
COOH COOH
Trang
20
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
(CH
3
)
2
CH
3
Axit 3-metylxyclopentancacboxylic Axit 2,2-dimetylxyclopentancacboxylic
H
3
C COOH

(CH
3
)
2
Axit 1,2,2-tênrimetylxyclopentancacboxylic
- Phần nhiều ta thấy những axit có nhóm cacboxyl trong nhánh bên:
CH
2

-COOH CH
2
-COOH
CH
3
Axit (xyclopentyl) axetic axit (3-metylxyclopentyl) axetic


CH
2
-COOH CH
2
-COOH
CH
3
CH
3
H
3
C (CH
3
)
2
Axit (2,3-dimetylxyclopentyl) axetic axit (3,3,4-trimetylxyclopentyl)
axetic
- Ngoài những axit kể trên người ta còn biết những axit có nhóm cacboxyl
liên kết trực tiếp với nhóm bên rất dài.
CH
3
-(C

5
H
8
)-CH
2
-CH
2
-CH
2
-COOH (CH
3
)
2
-(C
5
H
7
)-CH
2
-CH
2
-
COOH
Trang
21
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
Axit (metylxyclopentyl) butyric Axit (dimetylxyclopentyl)
propionic
Ngoài ra còn có cả những axit xyclohexancacboxylic: C
6

H
11
– COOH
Axit metylxyclohexancacboxylic: CH
3
– C
6
H
10
– COOH
 Tính chất vật lý
Axit naphtenic khó bay hơi, những axit có trong những phân đoạn nặng
không thể chưng cất được ở áp suất bình thường vì ở nhiệt độ sôi cao dẫn đến
sự phân huỷ axit và giải phóng ra khí cacbonic.
Những axit nhẹ, trong đó có axit petametilenic là chất lỏng, trong khi
đó axit hexametilenic lại là chất rắn ở nhiệt độ bình thường. axit
xyclohexancacboxylic nóng chảy ở 31
0
C. Tỷ trọng những axit nhẹ nằm trong
khoảng 1.051-0.950, chúng giảm đi khi số nguyên tử cacbon trong phân tử
giảm. những axit lỏng thường có tính nhớt và có màu vàng. Màu vàng càng
xẫm khi axit có trọng lượng phân tử càng lớn. ở dạng tinh khiết axit có mùi
khó chịu.
Axit nhẹ, hoà tan ít trong nước, độ hoà tan giảm đi khi trọng lượng
phân tử tăng lên. Chúng hoà tan trong dung môi hữu cơ như rượu, benzene,
clorofoc, xăng và axitsulfuric đặc.
 Tính chất hoá học
Axit naphtenic có trong dầu mỏ là axit cacboxylic, về cấu tạo chúng là
những hợp chất bão hoà, chúng không tham gia phản ứng cộng với halogen,
bền vững trước những chất oxi hoá và không tác dụng với axit sulfuric đặc ở

nhiệt độ bình thường. Khi tác dụng với hydrat kim loại chúng tạo thành
những muối naphtenat. Naphtenat của kiềm dễ hoà tan, còn naphtenat của
kim loại nặng thì không hoà tan trong nước. Đồng naphtenat thì hoà tan trong
Trang
22
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
xăng và những phần cất của dầu. Dung dịch của đồng naphtenat trong xăng
thì có màu xanh lẫn giữa xanh lá cây- xanh lơ, còn của coban naphtenat thì có
màu tím.
Axit naphtenic có thể dễ dàng tạo thành clorua axit qua tác dụng của
pentatclorua photpho
O O
C
6
H
11
- C – OH + PCl
5
C
6
H
11
- C- Cl + POCl
3
+HCl
Từ clorua axit có thể tạo thành các amit dưới tác dụng của ammoniac:
O O
C
6
H

11
- C – Cl + NH
3
C
6
H
11
– C – NH
2
+ HCl
Amit là chất rắn hoà tan trong nước, nó kết tinh rất tốt trong benzene và
aceton, do đó ta có hể ứng dụng để phân tách và nhận biết axit naphtenic.
Axit naphtenic là chất độc đối với một số loài, nhất là cá.
b. Phenol
Trong dầu mỏ nguyên khai thì lượng phenol rât ít, nó được sinh ra
trong quá trình công nghệ qua sự phân tích nhiệt của 1 số nhựa có trọng lượng
phân tử lớn. Phenol được chiết ra cùng với axit trong dầu qua việc trộn với
hydrat kiềm rồi sau đó tách chúng khỏi axit.
Trong axit thô ta thường gặp cresol, xylenol, phenol trimetyl, di-,
trietylphenol, naphtol.
c. Ứng dụng của axit dầu mỏ
Trang
23
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
Axit dầu mỏ là sản phẩm giá trị, với nhiều ứng dụng khác nhau, nhất là
việc sản xuất và gây vi khuẩn, muối kiềm, natri naphtanat… có thể thay thế
xà phòng thông thường.
Muối kiềm nhất là muối amoni còn dùng để phá vỡ nhũ tương trong
dầu mỏ. Những muối của kim loại nặng như đồng, nickel, coban, mangan có
màu dùng để sản xuất sơn màu. Axit cacboxylic có thể làm nguyên liêụ quan

trọng trong công nghiệp tổng hợp.
B. NHỮNG HỢP CHẤT CHỨA LƯU HUỲNH TRONG DẦU MỎ
Tất cả các loại dầu mỏ đều có chứa lưu huỳnh với những loại khác
nhau. Có mặt lưu huỳnh là một điều bất lợi cho quá trình kỹ nghệ chế biến
cũng như khi sử dụng sản phẩm. Qua phản ứng cháy ở động cơ đốt trong, lưu
huỳnh chuyển thành lưu huỳnh dioxit, trioxit (SO
2
, SO
3
) sau đó tạo thành
những axit tương ứng làm ăn mòn nhanh chóng bề mặt kim loại. Những hợp
chất chứa lưu huỳnh còn làm xấu màu của xăng và giảm giá trị của phụ gia
tetraethyl chì khi ta muốn làm tăng trị số octan. Để loại trừ những sản phẩm
xấu đó, chúng ta cần phải biết rõ bản chất, hàm lượng của lưu huỳnh trong
hợp chất và những phương tiện để loại bỏ được những hợp chất này.
a. Hàm lượng của lưu huỳnh trong dầu mỏ
Những dầu mỏ nhẹ có ít hợp chất asphaten thì chứa ít lưu huỳnh, còn
những dầu nặng chứa nhiều những hợp phần nhựa asphaten thì cũng chứa
nhiều lưu huỳnh. Theo sự phân loại Carpatic của Rumani chia dầu mỏ thành 2
loại chính:
Dầu mỏ ít lưu huỳnh, %S < 0.5 %
Dầu mỏ nhiều lưu huỳnh, %S > 0.5%
Trang
24
TT Nghiên Cứu & Phát Triển Chế Biến Dầu
Trong những phần cất, hàm lượng lưu huỳnh tăng lên cùng với sự tăng
nhiệt độ sôi của phần cất, trong xăng hàm lượng lưu huỳnh nhỏ nhất còn
trong phần cặn của chưng cất thì lưu huỳnh lớn nhất.
b. Những hợp chất chứa lưu huỳnh thường gặp:
 Lưu huỳnh nguyên tố

Lưu huỳnh nguyên tố không găp trong dầu mỏ mới khai thác hay ngay
trong những phần vừa mới cất. Hydrosunfua qua tác dụng của không khí bị
oxi hoá thành lưu huỳnh nguyên tố:
2H
2
S + O
2
S
2
+ 2H
2
O.
Lưu huỳnh nguyên tố còn có thể tạo thành trong quá trình cracking từ
sự phân tích nhiệt của mercaptan, sulfua, disulfua, nhựa và asphalten.
 Hydrosulfsua
Hydrosulfua là một sản phẩm tự nhiên chứa trong khí mỏ dầu. Dầu mỏ
tiếp xúc với H
2
S thì một phần H
2
S hoà tan vào trong dầu mà ta thường gặp
trong những phần cất. hydrosulfua còn tạo thành trong sản phẩm dầu do quá
trình phân tích nhiệt của merccaptan, sunfua, disulfua … hydrosulfua là một
hợp chất axit, nó có tác dụng ăn mòn rất mạnh những bề măt kim loại.
 Mercaptan
Mercaptan thường gặp trong khí mỏ dầu, khí cracking và trong tất cả
những phần cất. Mercaptan có cấu tạo tương tự với rượu, trong đó oxy đã
thay thế bởi lưu huỳnh:
Rượu R – OH R – SH (mercaptan)
Mercaptan được đặt trưng bởi mùi rất khó chịu, có nhiệt độ sôi trong

khoảng 70-100
0
C, lớn hơn những hydrocacbon tương ứng, thường chúng là
những chất lỏng, chỉ trừ có metylmercaptan là thể khí ở nhiệt độ bình thường,
Trang
25